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11.08.2020 | Energiewende | Im Fokus | Onlineartikel

Institut erforscht an eigenem Gebäude Energieautarkie

Autor:
Frank Urbansky
3 Min. Lesedauer

Die komplette Selbstversorgung von Immobilien mit Energie ist kompliziert und wirtschaftlich fast nie lohnend. Ein Institut versucht nun, an einem eigenen neuen Gebäude genau das zu erreichen.

Der Einsatz erneuerbarer Energie zur weitgehenden Versorgung sollte in Zeiten der Energiewende eine Selbstverständlichkeit sein. Dennoch geht es nicht ohne gesetzgeberischen Druck. "Bei zunehmender Verschärfung der Grenzwerte rücken auch bei den Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden erneuerbare Heiztechnologien immer mehr in den Fokus. Denn erneuerbare Energie verbraucht auch bei Berücksichtigung der Vorkette kaum bis gar keine Primärenergie", beschreiben eine der rechtlichen Wahrscheinlichkeiten die Springer Spektrum-Autoren André Deinhardt und Gregor Dilger in ihrem Buchkapitel Rechtliche und politische Rahmenbedingungen für oberflächennahe Geothermieprojekte auf Seite 331.

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Mit den Erneuerbaren einher geht der Trend zur Dezentralität der Wärmeversorgung. Dabei sollen Gebäude zum einen wenig Energie verbrauchen, zum anderen die benötigte Restenergie weitgehend selbst erzeugen. Eine denkbare Kombination ist hier Photovoltaik, die zum großen Teil den Strombedarf einer Wärmepumpe abdeckt. Diese Kombination ist schon weitgehend praxiserprobt. Jedoch reichen die solaren Erträge im Winter nicht aus, um die Wärmepumpe ausreichend mit Strom zu versorgen. In diesem Fall wird meist Strom aus dem Netz bezogen.

Gebäude als Demonstrator

Den Schritt zur Energieautarkie eines Gebäudes will nun das IAB – Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH, eine Einrichtung der Zuse-Forschungsgemeinschaft, gehen. Sie hat mit ihrer neuen Versuchshalle einen "Demonstrator zur Reduzierung energiebedingter CO2-Emissionen unter Anwendung neuer Energie- und Energieeinspartechnologien sowie einer intelligenten Kopplung witterungsabhängiger Steuerelemente zur quasi autarken Energieversorgung" errichtet.

Die Besonderheit des Demonstrators liegt in der Art der Verknüpfung erneuerbarer Energien in einem komplexen System und der zugehörigen Prozessvisualisierung. Premiumaspekt ist die intelligente Steuerung, die witterungs-, klima- und abnahmegeführt, unter Beachtung einer energetischen und wirtschaftlichen Optimierung (Eigenbedarfsdeckung und Speicherung), unterschiedliche Energiequellen zur Bedarfsdeckung nutzt. Ein derart innovatives Versorgungskonzept wurde in dieser Komplexität noch nicht umgesetzt.

Den Strombedarf decken ein eigens errichtetes Blockheizkraftwerk sowie zwei vorhandene und eine neue PV-Anlage. Überschüsse laden einen Batterie-Speicher auf oder stehen für die Elektromobilität zur Verfügung. Der Wärmebedarf wird mit einer Sole/Wasser-Wärmepumpe und dem Blockheizkraftwerk abgedeckt. Zudem wird die Abwärme der für Forschungsprozesse notwendigen Brennöfen und Klimaschränke über eine Luft/Wasser-Wärmepumpe und eine Solarthermieanlage genutzt. Überschüsse werden in einen großen Pufferspeicher eingespeist. Zwischen dem Neubau und den Bestandsgebäuden wurde eine Nahwärmetrasse zur Wärme- und Kälteverteilung errichtet. Die Kälteversorgung erfolgt passiv über ein Geothermiefeld und/oder mit einer hybriden Kälteanlage inkl. Kältespeicher. Das Institut nutzt die Anlage zum Langzeitmonitoring, um tatsächliche Einsparungen und Effizienzen nachzuweisen.

Nur PV geht auch

Eine andere Kombination wurde für das weltweit erste, komplett energieautarke Wohnhaus in Brütten in der Schweiz gewählt. Hier erzeugen Photovoltaikmodule Strom zum Direktverbrauch, aber auch für die Wärmeversorgung. Er wird entweder direkt zum Heizen genutzt oder in einem Elektrolyseur in Wasserstoff umgewandelt. Dieser Wasserstoff sorgt dann für Wärme und Strom mittels einer Brennstoffzelle, wenn die Sonne mal nicht scheint.

Auch an diesem Objekt zeigen sich, ebenso wie in Weimar , die wesentlichen Bausteine für die Wärmewende. "Zusammenfassend ergeben sich drei relevante Bausteine für eine erfolgreiche Umsetzung der Wärmewende: Sanierung des Altbaubestandes bzw. effizientere Neubauten, Steigerung der Energieeffizienz bei der Wärmeerzeugung und -verteilung, verstärkte Nutzung von erneuerbaren Energien zur Wärmeerzeugung", beschreibt diese die Springer Spektrum-Autorin Vanessa Hagedorn in ihrem Buchkapitel Grundlagen-Kapitel für das Buch Wohnquartiere mit einem Niedrig-Temperatur-Wärmenetz auf Seite 7.

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